平面阵指向性改进与波束形成器性能测试研究

论文摘要

波束形成技术是当前阵列信号处理中的研究热点,是声纳信号处理中获取空间增益的重要手段。随着声纳技术的发展,声纳基阵的基元数、波束数急剧增加,波束形成器也日益复杂,对波束形成器性能的测试也越来越困难,而如何准确地检测波束形成器的性能是保证声呐整体技术指标的关键问题之一。针对以上问题,本论文首先基于PXI总线搭建了一个虚拟仪器的硬件平台,并采用LabWindows/CVI软件编制了一个波束形成器性能测试软件,设计实现了一个波束形成器性能的自动化测量系统。平面阵是声呐基阵常用的一种基阵形式,本论文根据声场的平面波展开理论,提出了一种利用平面阵构造有限束宽平面波声场的基元加权方法,并依据该算法计算分析了平面圆环阵辐射声场的空间指向性随发射信号频率、有限波束宽度、基阵孔径等参数变化的情况。仿真计算表明,采用该算法辐射形成的声场可以在保持主波束宽度基本不变的前提下有效降低奇数次旁瓣的旁瓣级。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的背景及意义
• 1.2 本文研究的历史及现状
• 1.3 本文的的主要工作
• 第2章 基础理论
• 2.1 波束形成技术原理
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 常规波束形成的模型及原理
• 2.2 电阻相移矩阵波束形成
• 2.2.1 电阻相移矩阵波束形成基本原理
• 2.2.2 电阻相移网络阻值计算
• 2.3 基阵的指向性
• 2.3.1 基阵指向性函数推导
• 2.3.2 几种常见基阵的指向性函数
• 2.4 本章小结
• 第3章 平面环形阵有限束宽指向性研究
• 3.1 平面环形阵加权系数推导
• 3.1.1 有限束宽平面波
• 3.1.2 有限束宽波束形成权系数推导
• 3.2 改进平面环形活塞阵的指向性
• 3.2.1 单个圆环活塞辐射器的指向性
• 3.2.2 改进的多圆环活塞阵的指向性
• 3.3 改进的环形阵指向性仿真及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 波束形成器性能测试系统
• 4.1 波束形成器性能测试系统概述
• 4.2 波束形成器电阻相移网络的软件设计
• 4.3 电阻相移网络的列电阻测量
• 4.4 波束形成器波束输出测量
• 4.4.1 波束形成仿真
• 4.4.2 波束形成器的性能测试分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢